DE3719405C2 - Schaltungsanordnung zur Verdeckung von Fehlern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verdeckung von Fehlern bei der Wiedergabe von digital aufgezeichneten Videosignalen, bei welcher mit Filtern endlicher Impulsantwort (FIR-Filter) Ersatzwerte für fehlerhafte Abtastwerte aus mehreren Abtastwerten berechnet werden.

Bei der Wiedergabe von digital aufgezeichneten Videosignalen werden nach verschiedenen bekannten Verfahren durch ebenfalls aufgezeichnete Prüfsignale Fehlerkorrekturen vorgenommen. Die Korrektur von Fehlern ist jedoch nur bis zu einem gewissen Grad möglich. Treten innerhalb eines durch Prüfworte geschützten Datenblocks in gewissen Grenzen mehr Fehler auf, als aufgrund der Eigenschaften des Fehlerkorrektursystems korrigierbar sind, so werden bei den bekannten Verfahren fehlerhafte Abtastwerte bzw. Bildpunkte als fehlerhaft gekennzeichnet, ohne daß die Fehler korrigiert werden können.

Ein Verfahren zur digitalen Aufzeichnung und Wiedergabe von Videosignalen ist in den Druckschriften "Standard for Recording Digital Television Signals on Magnetic Tape in Cassettes" der European Broadcasting Union, Tech 3252-E und Fernseh- und Kinotechnik 1987, Heft 1/2, Seiten 15 bis 22 angegeben.

Aus der Druckschrift Fernseh- und Kinotechnik, 38. Jg., Nr. 3, Seiten 85 bis 94, ist es bekannt, die als fehlerhaft gekennzeichneten Abtastwerte durch interpolierte Werte zu ersetzen, die ein digitales Interpolationsfilter durch eine Mittelung der Helligkeits- und Farbwerte der Nachbarschaftsbildpunkte erzeugt. Es ist möglich, für diese Mittelung Nachbarbildpunkte rechts und links aus der gleichen Zeile zu nehmen oder auch benachbarte Bildzeilen zur Mittelung heranzuziehen.

Ferner ist es bekannt, Ersatzwerte für die als fehlerhaft gekennzeichneten Abtastwerte unter Benutzung von digitalen FIR-Filtern zu berechnen. Bei der - wie üblich - festen Filterlänge von n Abtastwerten ist es dafür erforderlich, daß alle für die Berechnung verwendeten Abtastwerte fehlerfrei sind. Dieses ist jedoch im allgemeinen nicht gewährleistet.

Schließlich ist aus der DE 32 22 658 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum unterdrücken von fehlerhaften Daten durch lineare Interpolation sowie Aufrechterhaltung des zuvor vorhandenen Datenwortes bekannt, wobei die Art der Fehlerunterdrückung von den Bedingungen des Auftretens der jeweiligen Fehlerstelle abhängen. Eine Serie von Datenworten der Eingangsdaten wird dabei zuerst in eine Form gebracht, in welcher bei Vorhandensein eines fehlerbehafteten Datenwortes dasselbe durch das korrekte Datenwort ersetzt wird, das dem fehlerbehafteten Datenwort vorangeht. In Verbindung mit jedem Datenwort innerhalb der modifizierten Datenwortserie wird dann ein Mittelwert der Datenworte vor und nach dem jeweiligen Wort bzw. dem betreffenden Wort und dem darauf folgenden Wort erzeugt. Falls das betreffende Wort dann ersetzt wird, erfolgt weiterhin ein Ersetzen durch den Mittelwert in Verbindung mit den betreffenden Daten. Ein einzelnes fehlerbehaftetes Datenwort wird demzufolge durch den Mittelwert des korrekten Datenwortes zuvor und danach ersetzt, während beim Auftreten einer Serie von fehlerbehafteten Datenworten die Fehlerunterdrückung derart stattfindet, daß das letzte fehlerbehaftete Wort durch den Mittelwert des korrekten Datenwortes vor und nach dem fehlerbehafteten Wort ersetzt wird, das vor dem Auftreten der fehlerbehafteten Worte vorhanden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Verdeckung von Fehlern anzugeben, mit der Ersatzwerte für fehlerhafte Abtastwerte in wiedergegebenen Videosignalen mit Hilfe eines digitalen FIR-Filters auch dann noch berechnet werden können, wenn vorgesehene Abtastwerte fehlerhaft sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die in dem Unteranspruch aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 Zeitdiagramme verschiedener Signale.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dar. Die Schaltungsanordnung ist Teil der Wiedergabeschaltungen eines digitalen Videobandgerätes, beispielsweise der mit Concealment bezeichnete Teil des Blockschaltbildes nach Bild 11 des obengenannten Aufsatzes in Fernseh- und Kinotechnik. In der Zeichnung ist als Abkürzung für Bildpunkte bzw. Abtastwerte "pel" (wie picture elements) verwendet.

Dem Eingang 1 werden die bereits soweit wie möglich fehlerkorrigierten digitalen Videosignale zugeführt. Für nichtkorrigierbare, jedoch als fehlerhaft erkannte Abtastwerte wird dem Eingang 2 ein Fehlersignal zugeführt. Das Fehlersignal gelangt zu einer Fehlerauswertungsschaltung 3, welcher ferner über einen Eingang 4 ein vertikalfrequenter Synchronimpuls V zugeleitet ist.

Das bei 1 zugeführte digitale Videosignal gelangt in eine Schaltung zur Bildung eines Mittelwertes, die aus einem Speicher 5, einer Addierschaltung 6 und einer Multiplizierschaltung 7 besteht. Parallel dazu ist ein Register 8 angeordnet, welches ebenfalls an den Eingang 1 angeschlossen ist. Der Ausgang der Multiplizierschaltung 7 und der Ausgang des Registers 8 sind mit je einem Eingang eines ersten Umschalters 9 verbunden, dessen Ausgang wiederum an einen Eingang eines zweiten Umschalters 10 angeschlossen ist.

Der Ausgang des zweiten Umschalters 10 ist mit dem Eingang eines an sich bekannten FIR-Filters 11 verbunden. Der Ausgang des FIR-Filters 11 ist mit einem Eingang eines dritten Umschalters 14 verbunden, dessen Ausgang den Ausgang 12 der dargestellten Anordnung bildet und an den Eingang eines Speichers 13 angeschlossen ist. Der Ausgang des Speichers 13 ist mit einem weiteren Eingang des zweiten Umschalters 10 verbunden. Außerdem ist der Ausgang des zweiten Umschalters 10 über eine Verzögerungsschaltung 15 mit einem weiteren Eingang des dritten Umschalters 14 verbunden. Der Speicher kann als Schieberegister ausgeführt sein, das (z-n) Abtastwerte aufnimmt, so daß sich bei einer Taktung mit der Abtastfrequenz eine Verzögerung der einzelnen dem Speicher 13 zugeführten Abtastwerte um (z-n) Taktperioden ergibt. Dabei ist z die Anzahl der Abtastwerte bzw. Bildpunkte jeweils einer Zeile und n die Länge des FIR-Filters gemessen in Abtastwerten.

Ein fehlerfreies Signal wird vom Eingang 1 über das Register 8, die Umschalter 9, 10, die Verzögerungsschaltung 15 und den Umschalter 6 unverändert zum Ausgang 12 geleitet.

Tritt nun am Eingang 1 ein fehlerhafter Abtastwert und am Eingang 2 ein Fehlersignal auf, wird in der Fehlerauswertungsschaltung 3 geprüft, ob die zur Berechnung des Ersatzwertes mit Hilfe des FIR-Filters 11 erforderlichen n Abtastwerte fehlerfrei sind. Ist dieses der Fall, so steuert die Fehlerauswertungsschaltung 3 die Umschalter 9, 10 in die untere Stellung, so daß für die Berechnung des Ersatzwertes mit Hilfe des FIR-Filters 11 die dafür vorgesehenen Abtastwerte verwendet werden.

Wird jedoch in der Fehlerauswertungsschaltung 3 festgestellt, daß ein oder mehrere Abtastwerte, welche zur Berechnung des Ersatzwertes erforderlich sind, fehlerhaft sind, so wird während derjenigen Zeiten, während die zur Berechnung erforderlichen Abtastwerte dem FIR-Filter zuzuführen sind, der zweite Umschalter 10 in die obere Stellung gebracht. Dadurch werden dem FIR-Filter die entsprechenden Abtastwerte der vorangegangenen Zeile zur Verfügung gestellt. Entsprechend der Verzögerungszeit des Filters wird der Schalter 14 in die obere Stellung gebracht, wodurch der durch das Filter berechnete Ersatzwert zum Ausgang 12 und an den Eingang des Speichers 13 gelangt.

Da bei der ersten Zeile nach der vertikalen Bildaustastung keine vorangegangene Zeile existiert, werden die Hilfswerte jeweils durch Mittelung zweier benachbarter Abtastwerte gebildet. Dazu wird der zweite Umschalter 10 in die untere und der erste Umschalter 9 in die obere Stellung gebracht. Die Addierschaltung 6 addiert den jeweils über den Eingang 1 zugeführten Abtastwert und den aus dem Speicher 5 ausgelesenen vorletzten Abtastwert. In der Multiplizierschaltung 7 wird das Ergebnis mit 0,5 multipliziert.

In Fig. 2 sind in der ersten Zeile das Taktsignal Clk und in der zweiten Zeile ein mit V bezeichneter Impuls dargestellt, der während der Dauer der ersten Zeile nach einem vertikalfrequenten Austastintervall auftritt. Ferner zeigt Fig. 2 ein Beispiel für ein Fehlersignal und einzelnen gleichlautend mit Fig. 1 bezeichnete Steuersignale, welche von der Fehlerauswertungsschaltung 3 den Umschaltern und dem Register 8 zugeführt werden. Die Steuersignale sind derart dargestellt, daß der in der Zeichnung oben dargestellte Pegel der oberen Stellung der Schalter entspricht. Beim Signal a wird beim oberen Pegel die Taktung des Registers 8 (Fig. 1) unterbunden. Solange kein Fehler auftritt, befinden sich die Umschalter 9, 10, 14 in der gezeichneten Stellung. Der erste in Zeile F dargestellte Fehler bewirkt eine Mittelung der Abtastwerte der benachbarten Bildpunkte. Dazu wird der Schalter 9 in die obere Stellung gebracht und das Register nicht getaktet. In diesem Fall wird dem Umschalter 10 und damit dem FIR-Filter 11 und der Verzögerungsschaltung 15 ein durch Mittelung korrigierter Abtastwert zugeführt, so daß in diesem Bereich keine weiteren Maßnahmen zur Fehlerverdeckung durchgeführt werden.

Beim folgenden Fehler sind drei Abtastwerte durch das Fehlersignal F gekennzeichnet. Hierbei erfolgt keine Mittelung. Der Schalter 9 verbleibt daher in der unteren Stellung. Es wird entsprechend oft der letzte fehlerfreie Abtastwert aus dem Register 8 ausgelesen. Auch in diesem Fall bleiben die Umschalter 10 und 14 in der unteren Stellung.

Die Signale in Fig. 2 sind unterbrochen dargestellt, da eine Zeile wesentlich mehr Taktimpulse umfaßt, als sich in der Zeichnung darstellen läßt. Nach dem Ende des Impulses V beginnt die zweite Zeile, bei welcher im Falle von fehlerhaften Abtastwerten Ersatzwerte aus der vorangegangenen Zeile verwendet werden. Sowohl bei dem Einzelfehler als auch bei den zwei aufeinander folgenden fehlerhaften Abtastwerten wird der Schalter 10 mit Hilfe des Steuersignals c in die obere Stellung gebracht. Anstelle der fehlerhaften Abtastwerte wird dann das Ausgangssignal des FIR-Filters 11, welches um eine Zeile abzüglich der Breite des FIR-Filters verzögert ist, verwendet. Um die Laufzeit des FIR-Filters verzögert wird dann während der Dauer der Fehler der Umschalter 14 in die obere Stellung gelegt, so daß während dieser Zeit das Ausgangssignal des FIR-Filters 11 zum Ausgang 12 geleitet wird.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel eignet sich für die Verwendung im Luminanzkanal eines digitalen Videobandgerates. Im Chrominanzkanal des eingangs erwähnten Videobandgerätes werden jedoch die Farbdifferenzsignale zeitmultiplex übertragen. Daran kann das Ausführungsbeispiel in einfacher Weise durch Verwendung von zwei parallelgeschalteten Registern 8 angepaßt werden. Entsprechend sind bei der Mittelwertbildung nicht die zeitlich benachbarten, sondern die übernächsten Abtastwerte zu verwenden. In ähnlicher Weise kann das gleiche FIR-Filter dadurch auch für das Chrominanzsignal benutzt werden, daß der Filterkoeffizient jedes zweiten Abtastwertes zu 0 gesetzt wird.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zur Verdeckung von Fehlern bei der Wiedergabe von digital aufgezeichneten Videosignalen, mit
einer Schaltung (5, 6, 7) zur Bildung eines Mittelwertes, welcher das digitale Videosignal zugeführt ist und welche mit einem Register (8) überbrückbar ist,
einem Filter (11) endlicher Impulsantwort (FIR-Filter), welches an einen Ausgang (12) Ersatzwerte für fehlerhafte Abtastwerte abgibt,
einem Signalspeicher (13) zur Verzögerung von an dem Ausgang (12) liegenden Abtastwerten um jeweils die Dauer einer Zeile bezüglich der Laufzeit des FIR-Filters (11),
einem Umschalter (10), welcher das FIR-Filter (11) über einen ersten Eingang mit der Schaltung (5, 6, 7) zur Bildung des Mittelwertes und über einen zweiten Eingang mit dem Signalspeicher (13) verbindet, und
einer Fehlerauswertungsschaltung (3), welcher ein vertikalfrequenter Synchronimpuls (V) und ein Fehlersignal (F) zuführbar sind und welche den Umschalter (10) und die Überbrückung der Schaltung (5, 6, 7) zur Bildung eines Mittelwertes steuert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdeckung von Fehlern in zwei Farbdifferenzsignalen, die abwechselnd zugeführt werden, zwei parallelgeschaltete Register vorgesehen sind, die abwechselnd getaktet werden.